71096

ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ

Лекция

Безопасность труда и охрана жизнедеятельности

Электробезопасность - система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного действия электрического тока, электрической дуги, электромеханического тока и статического электричества Воздействие электрического тока на организм...

Русский

2014-11-01

1.01 MB

1 чел.

PAGE  8

Лекция 7  ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ

Электробезопасность - система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного действия электрического тока, электрической дуги, электромеханического тока и статического электричества

1. Воздействие электрического тока на организм

Проходя через тело человека электрический ток оказывает на него сложное воздействие, вызывая:

а) термическое действие

б) электролитическое

в) механическое

г) биологическое

Любое из перечисленных воздействий тока может привести к электрической травме, т.е. к повреждению организма, вызванного воздействием электрического тока или электрической дуги (ГОСТ 12.1.009-76).

Воздействие тока на человека подразделяется на местные и общие электротравмы.

А. Местные электротравмы:

  •  электрический ожог, перегрев внутренних органов;
  •  электрические знаки;
  •  металлизация кожи частицами расплавившегося под действием электрической дуги металла;
  •  механические повреждения, вызванные непроизвольными сокращениями мышц под действием тока (редко).

Б. Общие электротравмы (электрический удар) - из-за нарушения нормальной деятельности отдельных жизненно важных органов (например, при фибрилляции сердца) поражается весь организм. Иногда сочетаются оба вида, но возможное смертельное поражение без видимых местных травм.

Электрический удар - это процесс возбуждения живых тканей организма электрическим током, сопровождающийся судорожным сокращением мышц.

Исход электротравмы или электрического удара зависит от следующих факторов:

  1.  характера тока (постоянный, переменный, выпрямленный);
  2.  его силы;
  3.  длительности;
  4.  пути прохождения тока (рука-рука, рука-нога, нога-нога), место прикосновения (напр. в акупунктурных точках).
  5.  состояния первичной системы;
  6.  определенной среды (неблагоприятные факторы - повышенная температура, пониженное давление).
  7.  индивидуальные особенности человека, состояние его в данный момент времени (расслабление или напряжение, алкоголь, утомление, заболевание щитовидной железы).

Следует отметить, что длительность протекания тока является весьма важным фактором, определяющим исход поражения, поскольку с течением времени резко возрастает сила тока вследствие уменьшения сопротивления тела (см. ниже), а также вследствие кумулятивного действия тока. Увеличение силы тока приводит к качественным изменениям его воздействия на организм. При этом выделяются три основные реакции:

  1.  ощущение;

судорожное сокращение мышц;

  1.  фибрилляция сердца.

Критические значения тока. Существуют критические значения сетевого переменного тока,  принятые на основе указанных выше основных реакций организма:

0,6-1,5 мА - ток начала ощущения (в точках прикосновения);

10-20 мА - порог неотпускающего тока, т.е. тока, вызывающего судорожное сокращение мышц; человек в этом случае не может сам освободиться от действия тока, например, разжать пальцы;

100 мА - ток фибрилляции сердца, т.е. явления беспорядочного сокращения волокон сердечной мышцы, вызывающего остановку сердца.

При токе 5 А и более происходит асфиксия - удушье, вызванное рефлекторным спазмом голосовой щели.

2. Электрическое сопротивление тела человека

Основной фактор, определяющий сопротивление тела человека Rh это кожа, ее роговой слой (нет кровеносных сосудов, большое удельное сопротивление   10). Этот плохо проводящий ток наружный слой кожи, прилегающий к электроду при контакте и внутренняя ткань под этим слоем можно представить как 2 обкладки конденсатора с емкостью См сопротивлением изоляции н . С ростом площади контакта н уменьшается, а С увеличивается. Таким образом полное сопротивление кожи к  уменьшается.

Между током, протекающим через тело человека и вызвавшим его напряжением существует нелинейная зависимость, обусловленная нелинейностью  Rh = f(U).

Уже при U  40 45В в наружном слое кожи возникают значительные напряженности электрического поля, при которых происходит пробой наружного слоя, что снижает полное сопротивление человека

В практических расчетах по электробезопасности с учетом наиболее неблагоприятных условий принимают Rh = 1000 Ом.

3. Анализ опасности прикосновения к токоведущим частям ЭУ

Основные причины поражения электрическим током можно свети к следующим:

  1.  случайное прикосновение или приближение на опасное расстояние к токоведущим частям, находящихся под напряжением;
  2.  появление напряжения на отключенных токоведущих частях, на которых работают люди, вследствие ошибочного включения установки;
  3.  появление напряжения на металлических конструктивных частях электрооборудования (корпусах, кожухах и т.п. в результате повреждения изоляции или других причин);
  4.  появление шагового напряжения в результате замыкания провода на землю.

4. Виды электрических сетей. Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) разрешается эксплуатировать два вида трехфазных электрических сетей (рисунок 1.1):

а) трехпроводные  с изолированной нейтралью;

б) четырехпроводные с глухозаземленной нейтралью.

Трехпроводные сети с заземленной нейтралью и четырехпроводные с изолированной запрещены, как не обеспечивающие безопасности в аварийных режимах: первые - при замыкании фазы на корпус оборудования, у вторых нулевой провод при замыкании фазы на землю оказывается под напряжением фазы.

Схемы прикосновения человека к сети. Возможны два варианта прикосновения человека к сети: между двумя фазами - двухфазное и между фазой и нулевой точкой - однофазное (рисунок 1.2). По сути речь идет о включении человека в электрическую цепь, так как само по себе прикосновение становится опасным, если человек становится как бы элементом электрической цепи, обладающим определенным сопротивлением и пропускающим через себя ток определенной величины.

а

б

Рисунок 1.1

Двухфазное включение, как правило, более опасно, поскольку к человеку непосредственно прикладывается наибольшее напряжение сети - линейное, а ток зависит только от сопротивления организма и имеет наибольше значение Ih, А.

                                                                   (1.1)

                                        б

а

где  Uф- фазное, Uл - линейное напряжение сети, Rh - сопротивление организма человека. В расчетах принимают Rh = 1 кОм.

Рисунок  1.2 - Схемы прикосновения человека к сети: а - однофазное, б - двухфазное

Однофазное включение является менее опасным, чем двухфазное, поскольку ток через человека ограничивается сопротивлением обуви и пола, а также сопротивлением изоляции фазных проводов, однако вероятность однофазных прикосновений на порядок выше. Поэтому однофазное включение является основной схемой, вызывающей поражение людей током в сетях любого напряжения.

Напряжение прикосновения. Напряжением прикосновения Uпр В называется разность потенциалов между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек, или, другими словами, падение напряжения на сопротивлении тела человека Rh. Если пренебречь сопротивлением обуви и основания, на котором стоит человек, то                              Uпр = IhRh  ,    где Ih - ток, проходящий через человека.

В устройствах защитных заземлений, занулений и т.п. одна из этих точек имеет потенциал заземлителя З, а другая - потенциал основания ос . Тогда

                   Uпр = 3 - ос = 3 (1 - )   или  Uпр = 3  ,            

где   - коэффициент напряжения прикосновения.

                               = 1 -.                                    

В зависимости от расстояния человека до заземлителя коэффициент напряжения прикосновения  может принимать значения 0,1 1, однако в реальных условиях он близок к единице, поэтому в расчетах для одиночных заземлителей принимается   = 1.

Из рисунка 1.3 видно, что из двух случаев расположения заземлителей случай I оказывается более опасным, так как напряжение прикосновения получается более высоким (Uпр1 > Uпр2). Наиболее опасным будет прикосновение, когда человек находится на расстоянии 20 м от заземлителя.

Рисунок  1.3

Напряжение шага.  Напряжением шага называется напряжение между двумя точками на поверхности грунта, находящимися одна от другой на расстоянии шага, которое принимается равным 0,8 м  (рисунок 1.4),

Рисунок 1.4

       Uш = IшRch ,            

где Iш - ток, , проходящий по пути “нога-нога”, Rch - сопротивление цепи “человек-земля”. Если выразить напряжение шага через разность потенциалов, имеем:

                                      

Коэффициент называется коэффициентом напряжения шага (коэффициентом шага) и учитывает форму потенциальной кривой. Значения  лежат в диапазоне 0,15 0,6.

Напряжение шага зависит, таким образом, от величины потенциала в точке заземления, формы заземлителя и сопротивления грунта. Однако на практике часто говорят о шаговом напряжении между условными точками поверхности, которых касаются ноги человека (а иногда, в случае его падения руки и ноги), расстояние между ними не обязательно 0,8 м. Вот почему, оказавшись в зоне растекания тока, выходить из нее следует,  осторожно передвигаясь как можно более мелкими шажками или прыжками «ноги вместе».

Коэффициент напряжения шага играет большую роль в понимании механизма действия защитного заземления.

5. Технические средства защиты в электроустановках

Для защиты от поражения электрическим током применяются следующие технические средства защиты:

- применение малых напряжений;

- электрическое разделение сетей;

- изоляция;

-защитное заземление, зануление, отключение;

- применение СИЗ.

Малое напряжение – напряжение не более 42 В, применяемое в целях уменьшения опасности поражения электрическим током. Наибольшая степень безопасности достигается при напряжениях до 10 В, при которых значения тока не превышают 1 – 1,5 мА. Применение на практике – шахтерские лампы (2,5В); бытовые приборы (фонари, игрушки); на производстве – ручные электролампы, электроинструмент и т.п. (12 и 36 В).

Электрическое разделение сетей. Разветвленная электрическая сеть большой протяженности имеет значительную емкость и небольшое сопротивление изоляции фаз относительно земли. В этом случае сеть разделяется с помощью трансформаторов на ряд небольших сетей такого же напряжения, которые будут обладать небольшой емкостью и высоким сопротивлением изоляции, что резко снижает опасность поражения током.

Изоляция – слой диэлектрика, которым покрывают поверхность токоведущих элементов, или конструкция из непроводящего материала, с помощью которой токоведущие элементы отделяются от других частей электроустановки. Смысл изоляции, как защитной меры заключается в ограничении значения силы тока, протекающего через тело человека при различных обстоятельствах. Состояние изоляции зависит от:

- материала изоляции;

- конструкции ЭУ;

- условий производственной среды (t-ра, влажность, пыль, пары).

Качество изоляции характеризуется сопротивлением току утечки ( 0,001 А). Для контроля состояния электрической изоляции проводят периодические испытания изоляции. Существуют также приборы непрерывного контроля изоляции. При снижении сопротивления ниже 0,5 мОм подается световой сигнал.

Защитное заземление - преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей.

Защитное заземление применяется:

в сетях напряжением до 1000 В - трехфазных с изолированной нейтралью, однофазных, изолированных от земли, сетях постоянного тока с изолированной от земли обмоткой источника;

в сетях  напряжением выше 1000 В переменного и постоянного тока с любым режимом нейтрали или соседней точки обмоток источника тока.

Защитное заземление состоит из заземлителей, соединенных между собой металлическими шинами, и заземляющих проводников, которыми присоединяется заземляемое оборудование.

Принцип действия защитного заземления – уменьшение напряжения прикосновения при замыкании на корпус за счет уменьшения потенциала корпуса электроустановки и подъема потенциала основания, на котором стоит человек до потенциала, болизкого по значению к потенциалу заземленной установки.

Защитное заземление следует отличать от рабочего. Рабочим заземлением называют соединение отдельных точек электрический сети с заземляющим устройством. Оно предназначено для нормальной работы электроустановки и для защиты от повреждения в аварийном режиме. Примером рабочего заземления является заземление нейтрали источника (ro на рисунке 1.1).

По конструкции заземления могут быть выносными (rз на рисунке 1.5) и контурными (рисунок 1.6).

Рисунок 1.5 - Выносное заземление

Выносное заземление обеспечивает защиту человека путем снижения потенциала корпуса до величины

Uз = Iзrз,

где  Iз- ток замыкания через заземлитель, rз - сопротивление защитного заземления, Ом.

Поскольку заземлитель в случае выносного заземления  расположен чаще всего на расстоянии более 20 м от возможного места прикосновения к корпусу, коэффициент у выносных заземлений равен  единице. Таким образом, выносные заземления защищают только благодаря малому значению  при условии малых токов замыкания (не более 10 А), которые имеют место в сетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью. При допустимом значении rЗ 4 Ом выносное заземление обеспечивает в самом неблагоприятном случае замыкания малое напряжение  на корпусе:  .

Таблица 1.1 - Максимальные допустимые значения сопротивления заземления

Вид заземлений

Допустимое сопротивление заземления, Ом

Р  >100 кВА

Р     100 кВА

Рабочие заземления нейтрали

4

10

Защитное заземление

4

10

Защитное заземление при больших токах замыкания на землю ( 500 А)

0,5

Повторное заземление

нулевого провода

10

30

Достоинство выносных заземлений - возможность выбора места с минимальным сопротивлением грунта. Недостаток - удаленность от защищаемого оборудования, ограниченность защитных свойств.

При напряжении свыше 1000 В токи замыкания на землю могут превышать 500 А. В этом случае выносное заземление может не обеспечивать безопасности. При больших токах замыкания на землю применяются контурные заземления. В отличие от выносного заземления, которое защищает путем снижения потенциала корпуса до безопасной величины, контурное заземление защищает человека путем увеличения потенциала защищаемой площадки до уровня, близкого потенциалу корпуса, и выравнивает потенциал площади так, что на всей защищаемой территории напряжение прикосновения и шага не превышает заданной величины  (рисунок 1.6).

а

Значение тока, проходящего  через  человека,   попавшего  под шаговое напряжение,  определяется по формуле

                   

,       

где - коэффициент шаговых напряжений.

1 - электроустановка;

2 - внутренний контур;

3 - шина заземления;

4 - внешний контур

б

Рисунок 1.6 - Контурное заземление

Зануление (в трехфазных 4-х проводных сетях напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью) – преднамеренное эл. соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей установок, которые могут оказаться под напряжением.

Зануление (рис. 1.7) создает путь малого сопротивления для тока замыкания на корпус и превращает его в ток короткого замыкания, способный вызвать быстрое перегорание плавких предохранителей или срабатывание автоматических выключателей. Так осуществляется селективное отключение поврежденных объектов от сети. Кроме того, благодаря применению повторного заземления нулевого проводника зануление частично снижает потенциал корпуса относительно земли в момент замыкания.

Рисунок  1.7 - Зануление  электроустановки

 

Защитное отключение - быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение ЭУ при возникновении опасности поражения током, а именно:

  •  при замыкании фазы на корпус электрооборудования;
  •  при снижении сопротивления изоляции фаз относительно земли ниже определенного предела
  •  появление в сети более высокого напряжения;
  •  прикосновение человека к токоведущей части под напряжением.

При этом в сети происходит изменение которых электрических параметров: например Uкорпуса относительно земли и т.п. Изменение этих параметров до определенного предела (при котором возникает опасность) может служить импульсом, вызывающим срабатывание защитно-отключающего устройства.

Устройство защитного отключения (УЗО) применяются в случаях, когда другие средства защиты (заземление, зануление) неэффективны, ненадежны или трудноосуществимы.

УЗО должны обеспечивать отключение неисправности ЭУ за t  0,2с.

Основные части УЗО -

  1.  прибор защитного отключения;
  2.   автоматический выключатель.

Прибор защитного отключения - совокупность элементов, которые реагируют на изменение какого-либо параметра сети и дают сигнал на отключение.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

18439. Конструкции и типы данных PHP 223.5 KB
  Серверные технологии разработки webсайтов Конструкции и типы данных PHP Основной синтаксис Первое что нужно знать относительно синтаксиса PHP – это то как он встраивается в HTMLкод как интерпретатор узнает что это код на языке PHP. В предыдущей лекции мы уже говорили об
18440. Операторы условий и циклов 192 KB
  Серверные технологии разработки webсайтов Операторы условий и циклов Условные операторы Оператор if Это один из самых важных операторов многих языков включая PHP. Он позволяет выполнять фрагменты кода в зависимости от условия. Структуру оператора if можно представит
18441. Функции в PHP 206 KB
  Серверные технологии разработки webсайтов Функции в PHP Функции определяемые пользователем Для чего нужны функции Чтобы ответить на этот вопрос нужно понять что вообще представляют собой функции. В программировании как и в математике функция есть отображение множ...
18442. Работа с массивами в PHP 192.5 KB
  Серверные технологии разработки webсайтов Работа с массивами в PHP Массивы В одной из первых лекций мы рассказывали о том как можно создать массив данных. Напомним что массив можно создать двумя способами: С помощью конструкции array array_name = arraykey1=>value1
18443. Работа со строками в PHP 207 KB
  Серверные технологии разработки webсайтов Работа со строками в PHP Строки Вероятно читатели примерно представляют что такое тип данных строка и как создать переменную такого типа. В одной из первых лекций мы приводили три способа задания строк: с помощью одинарных
18444. Регулярные выражения в PHP 190.5 KB
  Серверные технологии разработки webсайтов Регулярные выражения в PHP Понятие регулярного выражения Регулярное выражение regular expression – это технология которая позволяет задать шаблон и осуществить поиск данных соответствующих этому шаблону в заданном тексте предст
18445. Основы клиент-серверных технологий 185 KB
  Серверные технологии разработки webсайтов Основы клиентсерверных технологий Основы клиентсерверных технологий В самом начале курса мы уже говорили о том что PHP – это скриптовый язык обрабатываемый сервером. Сейчас мы хотим уточнить что же такое сервер какие функ
18446. Работа с файловой системой средствами PHP 188 KB
  Серверные технологии разработки webсайтов Работа с файловой системой средствами PHP Создание файла Функция fopen Вообще говоря в PHP не существует функции предназначенной именно для создания файлов. Большинство функций работают с уже существующими файлами в файловой
18447. Механизм сессий в PHP 158 KB
  Серверные технологии разработки webсайтов Механизм сессий в PHP В этой лекции мы разберем что такое сессии и в чем их специфика в PHP решим одну из основных задач возникающих при построении болееменее сложных информационных систем сайтов задачу авторизации доступа п